高速鐵路電力運動技術研究

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摘要：電氣化鐵路遠動系統(tǒng)是保障高速鐵路安全可靠運行的重要支撐和基礎設施。RTU作為鐵路遠動系統(tǒng)中的基層站點設備，能夠?qū)崟r監(jiān)控鐵路沿線的電氣設備運行狀態(tài)和參數(shù)并及時反饋給調(diào)度中心。本文從理論與實踐結(jié)合角度闡述RTU設備功能原理和故障處理方法，為相關作業(yè)人員進行深層次的理解和掌握，進一步提升作業(yè)人員的工作效率，推動鐵路遠動系統(tǒng)逐步朝著安全化、科學化、自動化的方向發(fā)展。

關鍵詞：鐵路遠動系統(tǒng)；RTU；故障處理方法；自動化

我國高速鐵路電力遠動系統(tǒng)主要作用是利用計算機、互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)絡之間的相互配合對鐵路沿線電氣設備的電壓、電流、功率、相位以及其他設備參數(shù)進行遠程實時監(jiān)控。該系統(tǒng)的功能主要由三部分構(gòu)成［1］，包括中心調(diào)度站、通信通道、執(zhí)行終端，其中執(zhí)行終端主要是通過遠程控制單元RTU（RemoteTerminalUnit）對鐵路沿線設備進行實時監(jiān)控，它是鐵路遠動系統(tǒng)中的基層站點設備，能夠?qū)崟r采集鐵路沿線的電氣設備運行狀態(tài)和參數(shù)并通過遠動信道反饋給中心調(diào)度站，是鐵路自動化運營中不可缺少的關鍵設備［2］。因此，具備較強RTU功能認知和使用能力，是確保高速鐵路電力運動技術更好服務鐵路安全運輸?shù)幕A和前提。

1RTU的主要功能

RTU主要采用采用微處理器控制，應用遠程通信技術，對鐵路沿線的電氣設備運行參數(shù)進行實時采集、處理并傳輸，監(jiān)視和控制遠方設備的運行，以實現(xiàn)遠程測量、遠程信號、遠程控制、遠程調(diào)度等功能［3］。RTU外形相對較大，一般主要安裝在變（配）電所微機室，負責監(jiān)控變配電所內(nèi)的高壓開關設備，它具備龐大的數(shù)據(jù)處理功能、通信速率快和可靠性高等諸多優(yōu)點，其中在高壓開關遠方和當?shù)夭倏厍袚Q的信息傳遞中可實現(xiàn)檢修人員與調(diào)度中心的直接對話。

2RTU故障判別與處理措施

自2009年京廣高鐵正式開通以來，RTU設備曾發(fā)生過多起瞬間故障或永久性故障［4］。筆者對所在單位管轄范圍內(nèi)RTU故障進行統(tǒng)計分類，發(fā)現(xiàn)RTU通訊故障占RTU故障總數(shù)90%以上，是RTU故障矛盾的主要方面，必須找準其成因，有效應對。本文就通道/RTU故障判別與處理簡述如下：1）連接通訊管理機備用端口（數(shù)據(jù)采集節(jié)點）進入系統(tǒng)后臺，啟動數(shù)據(jù)采集監(jiān)控界面（commui）［5］，點擊實時數(shù)據(jù)功能，查看RTU中各設備的工作狀態(tài)。2）點擊“運行狀態(tài)”→“通道狀態(tài)信息”查看該通道的通訊狀態(tài)是否正常，有無阻斷現(xiàn)象，若有阻斷，則：①檢查通道參數(shù)表中相應的參數(shù)是否正確，有無匹配錯誤。②用ping命令查找網(wǎng)關IP地址，用telnet命令測試通訊主機端口數(shù)據(jù)是否正常傳輸，有無阻斷現(xiàn)象。3）查看通訊管理機、RTU裝置、Modem的指示燈閃爍是否處于正常狀態(tài)，各設備上的通訊端口有無損壞，是否因為設備板件積灰或接觸不良造成。4）使用切換板上的手動切換是否正常工作，檢查采集參數(shù)中的節(jié)點信息表中關于切換設備類型和地址是否正確，檢查通道參數(shù)中的切換地址是否正常匹配［6］。5）檢查COM口和波特率是否設置正確，是否符合設備參數(shù)要求。6）若數(shù)據(jù)采集監(jiān)控界面顯示的設備、工作狀態(tài)與調(diào)度員界面設備狀態(tài)一致，則基本可以判斷是現(xiàn)場RTU出現(xiàn)故障，總召全遙信，進一步分析通訊規(guī)約，通知RTU維護人員進行故障排查。

3RTU通信故障診斷處理實例

2018年6月28日廣州局集團公司電調(diào)反映某電力低壓所出現(xiàn)一段、三段母線所有開關狀態(tài)無顯示、無法操作故障。經(jīng)過作業(yè)人員現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)DI-5RTU裝置有一塊DIO板損壞，從南凱通訊管理主機備用端口進后臺查看所內(nèi)RTU裝置遙信遙測板件狀態(tài)均不穩(wěn)定，時通時斷，更換DI-5裝置損壞的DIO板后，后臺管理機終端顯示所內(nèi)RTU裝置板件仍不穩(wěn)定，重啟通訊管理機后故障未恢復。初步判斷故障原因可能是新舊通信板件版本不匹配或者是連接監(jiān)控各組開關的RTU裝置的通訊板件、網(wǎng)線故障，需后續(xù)進行排查。通訊管理機IP地址和監(jiān)控后臺操作流程見圖1。7月3日晚，作業(yè)人員再次對所內(nèi)所有監(jiān)控開關的RTU裝置板件逐一進行認真排查，發(fā)現(xiàn)DI-5RTU裝置的DIO板損壞、DI-4RTU裝置的AD板損壞、DI-1RTU裝置的DIO板損壞，導致DI-0RTU裝置和DII-1RTU裝置無法進入超級終端查看數(shù)據(jù)信息，需要申請?zhí)齑白鳂I(yè)停電查看調(diào)取數(shù)據(jù)信息。7月4日凌晨進行天窗作業(yè)，作業(yè)人員更換損壞板件后，后臺終端顯示所內(nèi)開關狀態(tài)仍是不定態(tài)，板件通訊異常，與廠家技術人員溝通判斷原因為板件通訊波特率問題，由于所內(nèi)CAN總線掛的RTU設備過多，板件CAN口處的跳帽連接導致系統(tǒng)通信阻值過大，降低系統(tǒng)通信速率，在所內(nèi)采集板原設置波特率100Kbps下大大增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，致使整個系統(tǒng)崩潰。為防止事故再次發(fā)生，現(xiàn)場去除連接跳帽使板件引腳直接與地相連接，因為使用屏蔽電纜作總線，并不影響數(shù)據(jù)通信的抗干擾性和可靠性；同時將所有板件波特率從100Kbps改為50Kbps后通訊恢復正常，所有開關不定態(tài)消失，并與電調(diào)聯(lián)系對一段、三段母線所有開關進行調(diào)試核對信號均正常，所有開關狀態(tài)顯示正常。

4結(jié)論與展望

電氣化鐵路遠動通訊系統(tǒng)是保障高速鐵路安全可靠運行的重要支撐和基礎設施。本文主要對京廣高鐵鐵路遠動通訊系統(tǒng)中的RTU功能作用和故障種類進行論述分析，對在生產(chǎn)實際中RTU設備出現(xiàn)的故障處理經(jīng)驗和方法進行歸納總結(jié)。隨著運營實踐的不斷深入，鐵路主管部門會更加重視RTU設備的原理機制和故障處置辦法的總結(jié)、研究和培訓，進一步提升現(xiàn)場作業(yè)人員分析處理故障的業(yè)務技能，推動鐵路電力遠動系統(tǒng)朝著安全化、科學化、自動化方向發(fā)展。

作者:何攀 單位:中國鐵路廣州局集團有限公司衡陽供電段